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飛秒激光器能夠在加工塑料材料時產(chǎn)生最小熱影響區(qū) (HAZ)，實現(xiàn)非常精確的材料去除控制。盡管已實現(xiàn)的加工質(zhì)量符合工業(yè)要求，但加工速度需要有所改進(jìn)，才能令工業(yè)用戶滿意。要以迅速和具成本效益的方式加工部件，需要使用平均功 率 >100 W 的飛秒激光器系統(tǒng)。此外，激光器系統(tǒng)必須堅固穩(wěn)定，才能承受生產(chǎn)車間的要求。Spectra-Physics® 的Spirit® 1030-100-SHG 激光器（圖 1）制定了高精度工業(yè)制造的飛秒激光器新標(biāo)準(zhǔn)。

此激光器具有令人驚嘆的通用性和性能，可滿足各種應(yīng)用的需求。1030 nm 波長的高平均功率 (>100 W) 和高脈沖能量 (>100 µJ) 與高重復(fù)頻率（最高 10 MHz）短脈沖寬度 (<400 fs) 相結(jié)合，以最低的購置成本將飛秒微加工應(yīng)用推向最高的產(chǎn)量水平。用戶可配置的突發(fā)模式實現(xiàn)具有更高燒蝕效率的加工，從而為某些材料實現(xiàn)更高的產(chǎn)量和質(zhì)量。此外，集成式二次諧波產(chǎn)生 (SHG) 在波長 515 nm 時提供>50 W 的輸出功率。

圖 1.Spectra-Physics 的 Spirit 1030-100-SHG 高功率工業(yè)飛秒激光器。

515 和 1030 nm 波長的 Spirit 1030-100-SHG 激光器系統(tǒng)已用于切割 75 µm 厚聚酰亞胺 (PI) 和聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 塑料條板。我們研究了高質(zhì)量加工區(qū)域（熱影響區(qū) HAZ <100 µm）最大可能的切割速度對應(yīng)的平均功率和波長的作用函數(shù)。

圖 2.使用 Spectra-Physics 的 Spirit 1030-100-SHG 激光器切割的聚酰亞胺（左）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（右）塑料的顯微圖像。1030 nm 時100 W 平均功率飛秒激光器的應(yīng)用產(chǎn)生的效果為 75 µm 厚塑料 1 m/s 以上的切割速度和極高的質(zhì)量 (HAZ <50 µm) 。

圖 2 顯示使用 Spirit 1030-100-SHG 激光器加工的 PI和 PET 塑料的顯微圖像。此飛秒激光器在 1030 nm 時 100 W 平均功率下的應(yīng)用產(chǎn)生的結(jié)果是兩種塑料 1 m/s 以上的切割速度。此外，該激光器實現(xiàn)了具有最小熱損傷 (HAZ <50 µm) 的卓越加工質(zhì)量。展示的切割速度和質(zhì)量符合醫(yī)療器械和 OLED 顯示器制造商的要求。

使用波長更短的飛秒激光器，可以進(jìn)一步改進(jìn)塑料的加工質(zhì)量。在此情況下，激光能量可以更有效地用于透明塑料的燒蝕，因此加工塑料時可實現(xiàn)更高的空間分辨率和更小的熱損傷。圖 3 顯示使用 515 nm 時 50 W 平均功率的 Spirit

激光器在 PET 中切割的特征。可以從圖 3 中看出，波長越短，HAZ 明顯更小。圖中展示了小于 10 µm 的 HAZ 和400 mm/s 以上的切割速度。

我們的結(jié)果顯示，Spectra-Physics 的高功率工業(yè)飛秒激光器 Spirit 1030-100-SHG 是以高切割速度和質(zhì)量加工塑料材料的理想選擇。超短脈沖 (<400 fs) 在 515和 1030 nm 波長時產(chǎn)生精確、干凈利落的塑料切割。

圖 3.使用 515 nm 的 Spirit 1030-100-SHG 飛秒激光器切割的聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 塑料條板的顯微鏡圖像。515 nm 時 50 W 平均功率產(chǎn)生的效果為 75 µm 厚 PET 0.4 m/s 以上的切割速度和一流的質(zhì)量 (HAZ <10 µm)。

產(chǎn)品：SPIRIT 1030-100、SPIRIT 1030-70 和 SPIRIT 1030-100

Spirit 1030-100 和 1030-70 激光器設(shè)定了高精度工業(yè)制造的飛秒激光器新標(biāo)準(zhǔn)。這些激光器提供高平均功率、高脈沖能量和高重復(fù)頻率，實現(xiàn)更高產(chǎn)量。客戶得益于工業(yè)上可獲得的最短脈沖寬度和一流的光束質(zhì)量，轉(zhuǎn)而能夠以最高產(chǎn)量在不產(chǎn)生熱影響區(qū) (HAZ) 的情況下加工具有最高精度的復(fù)雜而挑戰(zhàn)性的部件。Spirit 1030-100 和 1030-70 為工業(yè)用途而設(shè)計，以最低的購置成本實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的全天候運行。